煤矿电气安全郭万松讲解

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1、煤矿电气新知识,郭万松,安全培训教研室,第一讲 异步电动机调速技术,一 异步电动机的变频调速 二 异步电动机的矢量变换控制调速 三 异步电动机的恒功率调速,一、异步电动机的变频调速,变频技术：将电源提供的恒压恒频电源，经变频器变换成变压变频,图1 一个简单的电力系统,主要电气设备符号（1）,交流发电机(G) 电力变压器(T) 断路器(QF) 隔离开关(QS) 熔断器(FU) 刀开关(QK) 熔断器式开关(Q),主要电气设备符号（2）,负荷开关(Q) 线路、母线(W) 电流互感器(TA) 电压互感器(TV) 阀型避雷器(F) 电抗器(L) 电容器( C ) 电缆及终端(X),2. 电力系统的主要

2、环节（1）,（1）发电厂（站）： 指将其他形式的能量转换成电能的场所。 一般根据所使用的能源的不同，将电厂分为火力发电厂、水力发电站、核电站、潮汐电站、风力发电场、太阳能发电场、地热发电厂等。,2. 电力系统的主要环节（2）,（2）变电所：指进行电压变换和汇集、分配电能的场所。 按用途分： 升（降）压变电所、联络变电所、工矿企业变电所、农村变电所、整流变电所等。 按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、终端变电所。 按供电范围分：区域（一次）变电所、地区（二次）变电所。 矿区变电所属于？,2.电力系统的主要环节（3）,（3） 电力网：将输送、变换、分配电能的各种变电所和各电压等级的电力线路构成的网络

3、称为电力网。 根据电压等级的不同，电力网可分为： 低 压 电 网：1kV及以下 高 压 电 网：3kV330kV 超高压电网：330kV1000kV 特高压电网：1000kV以上,中国电力市场化改革 2002年11月,国家电力监管委员会 2家电网公司 国家电网公司 中国南方电网有限公司 5家发电公司 中国华能集团公司 中国大唐集团公司 中国华电集团公司 中国国电集团公司 中国电力投资集团公司,4家辅业公司 中国电力工程顾问集团公司 中国水电工程顾问集团公司 中国水利水电建设集团公司 中国葛洲坝集团公司,二、电力系统的额定电压（1）,1. 额定电压：能使各种电气设备、电器等正常工作的电压，此时其

4、技术性能和经济效果最好。 2. 额定电压等级：由国家规定的各种标准额定电压。 作用：便于各种电力设备生产制造标准化和系列化。,二、电力系统的额定电压（2）,电气设备额定电压的确定 我国国家标准规定：一般供电设备的额定电压应高出系统和用电设备的额定电压的5，用以补偿正常负荷时线路上的电压损失，使设备获得近似额定的电压受电设备的额定电压与系统额定电压相对应,电压等级、输送功率及输送距离范围,二、电力系统的额定电压（2）,注：按线路允许电压损失10%，负荷允许电压波动5%,3.电气设备额定电压的确定(1),确定电气设备额定电压的一般规律： A. 发电机： 额定电压 VGN=1.05系统额定电压（VN

5、） B. 变压器： 受电侧额定电压VTN1 与发电机相连时，VTN1=VGN=1.05VN 与线路（系统）相连时，VTN1=VN,3.电气设备额定电压的确定(2),B. 变压器 输出侧额定电压VTN2 与35kV线路相连 VTN2=1.1 VN 与10kV线路相连 VTN2=1.05 VN 与10kV线路相连，但变压器的短路电 压百分比 VS%7.5%，或连接长线路时 VTN2=1.1 VN,3.电气设备额定电压的确定(3),C. 系统额定电压与设备额定电压 系统VN=用电设备VN 系统额定电压和设备额定电压值根据 表1-2、1-3确定 下面举例说明电力系统中电气设备额定电压的确定方法.,请根

6、据下面系统图已知参数确定各电气元件的额定电压.,6.3kV,6.3/363/121kV,110/10.5kV,330/38.5kV,6/0.4kV,二、电力系统的额定电压（4）,4. 煤矿常用电压等级及应用范围 36V及以下：井下电气设备控制及局部照明 127V：井下照明及手持式电钻 220V：矿井地面照明 250V(DC)：电机车 380V：小型矿井井下使用 500V(DC)：井下电机车,4. 煤矿常用电压等级及应用范围,660V：井下低压动力 750V(DC)：露天煤矿工业电机车 1140V：井下综采动力 1500V(DC)：露天煤矿工业电机车 6kV: 井上、下高压电机及配电电压 10k

7、V：特大型矿井井上、下高压电机及 配电电压 35、60、110kV：矿区受电电压或配电电压,三、电力负荷的分级及对供电的要求,电力负荷的等级：根据不同负荷对供电可靠性的要求不同分级。 一级负荷：采用两个独立电源供电。 二级负荷：采用两回线路供电。 三级负荷：不属于一、二级负荷的所有用电设备，对供电无特殊要求，一般采用单一回路供电。,一级负荷,对突然中断供电将造成生命危害、导致重大设备破坏且难以修复、打乱复杂生产过程并使大量产品报废，给国民经济造成重大损失的负荷为一级负荷。 如矿井的通风、排水、提升等负荷。 独立电源：指若干电源中的任一个在突然发生停止供电时，不会影响其他电源的供电。 如分段母线

8、的电源来自不同发电机，且其输变配各环节为分列运行的。 或母线之间无联系，或有联系，但当其中一个故障时其联系会自动断开，不影响其他供电的。,二级负荷,突然中断供电时将造成大量减产，产生大量废品，大量原材料报废，使工业企业内部交通生产停顿的负荷为二级负荷。 如矿井的地面空压机、提运设备、井底车场的整流设备等。,三、电力负荷的分级及对供电的要求,2. 电力负荷对供电的基本要求 1）保证供电的安全可靠性； 2）保证电能的良好质量； 3）保证供电系统的经济性。,1）供电的安全可靠性,首先要保证系统各个设备、元器件的运行可靠。可采取进行监视、维护，定期试验检修等方法，确保设备工作可靠。同时在系统中有备用容

9、量，以备急需。 对煤矿生产的含煤尘、瓦斯、高湿度等特殊环境，为确保供电安全，还必须采取防触电、防潮、防爆、抗磨损等措施，正确选择设备、确定供电系统方案，并加强保护措施，经常进行检修。,2）保证电能的良好质量,使电压幅值和频率保持在一定允许范围内，并使波形畸变不超过允许值。 电压幅值允许变化范围：,2）保证良好的电能质量,频率变化范围一般为500.2Hz 电压和频率超出允许范围的危害：影响电力系统的稳定运行，设备运行及出力恶化，生产质量受到较大影响。 波形畸变：交流电压波形畸变，表示电网含有高次谐波，谐波含量过高，会使继电保护、自动装置、计算机等不能正常工作，所以一般波形畸变不允许超过5%，矿山

10、610kV母线上不允许超过10%。,3）保证供电系统运行的经济性,经济性包括使供电系统建设成本降低、提高设备运行效率，降低损耗，使系统有较好的运行效益。 在保证供电安全可靠前提下，使用户获得优质的供电，在此基础上考虑使系统运行经济合理。,第二部分 矿山供电系统,一、供电系统的接线方式 二、供电系统 三、矿井各级变电所及配电点,一、供电系统结线方式（1）,基本概念 供电系统结线：各电气设备及其联结线构成的电路，进行汇集和分配电能。 结线方式按布置方式分：放射式、干线式、环式、两端供电式 按运行方式分：开式网络、闭式网络 按可靠性分：无备用网络、有备用网络,2. 系统网络结构,1）放射式 （1）单

11、回放射式：适用三级负荷、二级小负荷或某些专用设备的供电。系统简单、运行维护方便；缺点是使用的开关、线路多，供电可靠性差。,放射式结线 单电源单回路,（2）双回路放射式,单电源双回路：从一段母线上并列引出两回线路，每回线路有单独的开关控制。适用二级负荷。供电可靠性高，运行可采用并列运行，也可一路运行，一路备用，运行灵活。,双电源双回路：从两段母线上各引出一回线路对用户供电。适用较大容量或一级负荷的供电。供电可靠性相对更高。缺点是设备投资相对较大，继电保护保护设置相对难。,（2）双回路放射式,2）干线式供电,直接联络式：从一路高压配电干线上直接引出分支线向用户供电，分支线一般不超过5，且配电变压器

12、容量不超过3000kVA。 一般适用于架空线上对三级负荷分散用户供电，也可用于井下电缆线路对多台顺槽输送机供电。 优点：回路少，高压配电装置数量减少、造价低。 缺点：当公用干线故障全部断电，可靠性较差。,2）直接联络式干线式供电结线图,贯穿联络式：各用户为串联方式，联结各用户的干线的进出两端均采用隔离开关，可减少某段干线故障而引起的停电范围，设备投入增加。,3）环式：线路将电能从两段母线或同一电源引出，经过不同线路接入变电所或负荷点。适用于电源对矿区用户相对位置居中或较远，而用户间距较近，且负荷相差不太悬殊的供电。供电可靠性高，运行、保护整定困难。,一、供电系统结线方式（3）,3. 矿山各级变

13、电所常用结线方式： 变电所主接线分为：单母线、桥式、双母线、线路变压器式 1）单母线：进出线均有断路器（可切断负荷与故障电流），以及与母线相连的“母线隔离开关”，与负荷线路相连的“线路隔离开关”。 一般有单母线不分段和单母线分段两种典型结线。,（1）单母线不分段,单母线不分段 特点：母线系统故障或检修须全线路断电。结构简单，造价低，运行不够灵活可靠。适于小容量用户。,（2）单母线分段,A. 隔离开关分段（QS分段）适用由双回路供电、允许短时间停电的二级负荷 B. 断路器分段（QF分段）适用一级负荷较多情况，可切断负荷和故障电流。 在采用断路器分段时，除能实现切断负荷或故障电流外，也可在继电保护

14、下实现自动分合闸。在其中一条线路故障或需要检修时，可以将负荷转到另外一条线路，避免全部停电。 在检修母线或电源故障时，不能避免故障母线用户的停电。为避免长时间停电，可以采用加装旁路母线或采用双母线解决。,单母线分段结线图,2）桥式结线,对具有两回电源进线、两台变压器的变电所，可采用桥式结线。 “桥”为一条由断路器和隔离开关组成的用以进行线路的横联和跨接。 根据跨接桥横联位置的不同，桥式结线可分为“内桥式”、“外桥式”和“全桥式”。,2）桥式结线（外桥）,跨接桥在变压器断路器QF1和QF2的外线路侧，进线回路只有隔离开关。 对变压器的切换操作方便，对电源进线操作不便。 适用变电所：A.供电线路短

15、、切换线路少的；B. 要经常切换变压器的；C. 有稳定的穿越功率的；D. 处于环网中；E. 向一、二级负荷供电的。,2）桥式结线（内桥）,跨接桥在变压器断路器QF1和QF2的靠变压器侧，变压器电源端只有隔离开关。 提高对电源线路运行的可靠性和倒闸操作的灵活方便性。 适用变电所：A.供电线路长（线路故障几率大）；B.不需要经常切换变压器的且负荷稳定的；C. 没有稳定的穿越功率的；D. 处于电网终端；E. 向一、二级负荷供电的。,2）桥式结线（全桥）,全桥结线克服了外桥和内桥结线的不足，操作方便、运行灵活，但其相应占地面积大，投资增加。 对于电压在35kV、容量在7500kVA以上，或电压为110

16、kV、容量在31500kVA以上的变压器，当隔离开关切断空载电流能力不足时采用。,二、矿山供电系统,矿井供电方式取决于矿区范围、机械化方式、矿层结构、采煤方法、矿层埋藏深度、矿井涌水量大小等因素。 典型的供电方式： 深井供电系统 浅井供电系统 平硐供电系统,深井供电系统,适用矿层埋藏深、倾角小，采用立井和斜井开拓，生产能力大的矿井。 如下页图6kV高压电能从矿井地面变电所母线引出，先由沿井筒敷设的铠装电缆送至井下主变电所，再送到采区变电所或移动变电站降压，得到660V或1140V低压电，然后经过采掘工作面配电点，向采掘机械等设备供电。,地面部分,井下部分,浅井供电系统,对矿层埋藏不深（距地表100200m内）的情况，处于经济和运行方便的考虑，一般采用浅井供电系统。 （1）对于采区距井底车场较远（2km）、井下负荷小、涌水量不大的矿井，可经架空线路，将610kV高压电由地面变电所送至与采区位置相应的地面变电亭，再降压至380或660V，